Электроснабжение и технический учет электроэнергии цеха ЦГФУ ООО «Тобольск-Нефтехим»

Значения  номинальных параметров аппаратов  должны быть  больше или равны  аналогичных параметров  электрической  сети. Выбор отдельных аппаратов и токоведущих частей имеет некоторые особенности.

Электрические аппараты работают в  условиях эксплуатации в трех основных режимах: длительном, перегрузки и короткого  замыкания. В длительном режиме надежная работа аппаратов обеспечивается правильным выбором их по номинальному току и напряжению. В режимах перегрузки надежная работа аппаратов и других устройств электрических установок обеспечивается ограничением значения и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых еще гарантируется нормальная работа электрических установок за счет запаса прочности. В режиме КЗ надежная работа аппаратов обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств условиям термической и электродинамической стойкости.

3.2. Выбор высоковольтного электрооборудования.

3.2.1. Выбор числа и мощности  силовых трансформаторов.

 

При выборе числа и мощности трансформаторов  необходимо учитывать тот факт, что  от данной подстанции питаются электроприемники первой категории и особой группы первой категории. Согласно ПУЭ перерыв их электроснабжения допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

Определим мощность трансформаторов  исходя из того, что для предприятий  нефтехимической промышленности в  районах Западной Сибири, с учетом сложности размещения и эксплуатации подстанций рекомендовано выбор единичной мощности трансформаторов двухтрансформаторных подстанций производить из условия 100%-го резервирования (Кз≤0,5).

                                               S_р = 0.5 S_{Σном тр}                                                (3.1)

 

Т.к. практически вся нагрузка  сосредоточена в отделении ГФ-1, и ее плотность превышает 0,3 кВА /м², то по экономическим соображениям для цеховых ТП целесообразнее использовать трансформаторы номинальной мощностью 1600 и 2500 кВА. Согласно этому выбираем две двухтрансформаторные ТП с трансформаторами по 2500кВА и одну двухтрансформаторную ТП с трансформаторами по 1600кВА.

В следствии невозможности размещения ТП на территории ГФ-1 ( в центре электрических  нагрузок ) по технологическим причинам, размещаем их в отделении ГФ-3, находящимся в непосредственной близости от ГФ-1

Загрузка трансформатора в нормальном режиме.

 

                                                  

                                             (3.2)

  Загрузка трансформатора в  аварийном режиме.

 

                                           К _{з ав} = 0,5*S_р / S_{Σном тр}                                        (3.3)

 

Рассчитаем коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме

 

Рассчитаем коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме

 

 

Примем к установке трансформаторы:

Таблица 3.1

 

Место установки	Тип трансформатора	Мощность,кВА	Количество	Uкз,%
ТП-1	ТМЗ-2500/10	2500	2	5,5
ТП-2	ТМЗ-2500/10	2500	2	5,5
ТП-3	ТМЗ-1600/10	1600	2	5,5

 

3.2.2. Расчет токов короткого замыкания  на стороне 10 кВ.

 

Электрооборудование, устанавливаемое  в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам короткого  замыкания и выбирается с учетом этих токов. При проектировании системы электроснабжения определяют максимально возможные и минимальные токи К.З.

Максимальные токи К.З. рассчитывают для проверки токоведущих  частей и аппаратов на термическую  и динамическую стойкость, для выбора устройств по ограничению токов К.З. или времени их действия. Минимальные значения токов К.З. необходимы для оценки чувствительности релейных защит. Для получения максимального значения тока К.З. расчетным является трехфазное короткое замыкание.

 Расчетное место  К.З. выбирают так, чтобы ток, проходящий через проверяемый аппарат, оказался максимально возможным, то есть место короткого замыкания принимается непосредственно за проверяемым аппаратом. Все нормально работающие источники питания, в том числе и двигатели, которые в момент короткого замыкания переходят в режим работы генератора, считаются включенными.

Расчетным для минимально возможного тока К.З. является одно или  двухфазное короткое замыкание в  конце рассматриваемого участка  при минимально возможном числе  источников питания.

 

При расчетах токов К.З. принимают следующие допущения:

• все источники, участвующие в питании рассматриваемой точки К.З.,

работают одновременно и с номинальной  нагрузкой;

• расчетное напряжение принимают на 5–10 % больше номинального значения (т.е. среднее номинальное напряжение);
• короткое замыкание наступает в момент времени, при котором ударный ток К.З. будет иметь наибольшее значение;
• сопротивление места короткого замыкания считается равным нулю;
• не учитывается сдвиг по фазе ЭДС различных источников питания, входящих в расчетную схему;
• не учитываются емкости, а следовательно, и емкостные токи в воздушных и кабельных сетях;
• не учитываются токи намагничивания трансформаторов;
• не учитываются активные сопротивления элементов цепи, если их суммарное сопротивление до точки К.З. не превышает 1/3 суммарного индуктивного сопротивления, а также источников питания;
• напряжение источников питания при коротком замыкании остаются неизменными.

 

Для расчета периодической составляющей тока короткого замыкания необходимо знать полное реактивное сопротивление цепи, а для нахождения ударной составляющей еще и полное активное сопротивление. Для этого составляются схемы замещения активных и реактивных сопротивлений.

Периодическая составляющая тока короткого  замыкания определяется по формуле:

                                                

                                               (3.4)

где Uб-базисное напряжение, к которому приводится ток короткого замыкания,

Х∑- реактивное сопротивление электрической цепи до точки короткого замыкания, приведенное к базисному напряжению.

Составляем расчетную схему  замещения для расчетов ТКЗ при  питании от ТЭЦ:

 

 Е_ТЭЦ    Х_ТЭЦ       Х_Л1       Х_Р        К1

Рис.3.1. Схема замещения.

Х_тэц – реактивное сопротивление ТЭЦ.

Х_Л1 – реактивное сопротивление линии ТЭЦ – ЦРП-2

Х_р – реактивное сопротивление реактора

Известные параметры схемы замещения:

Хтэц мах=0,1193 Ом

Хтэц min=0,453 Ом

Величины сопротивлений ТЭЦ  даны приведёнными на напряжение 10кВ.

Хр=0,14 Ом

Определим реактивное сопротивление  токопровода ТЭЦ – ЦРП-2 (длина  линии l=0,817км, удельное сопротивление Х0=0,131Ом/км ):

ХЛ1=Х0*l1=0.131*0.817=0.107 Ом

Суммарное расчетное сопротивление  при КЗ:

Х1=ХТЭЦ+ХЛ1+ХР

Х1max=0,3663 Ом

X1min=0,7 Ом

Периодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К1 при питании от ТЭЦ.

Максимально возможная периодическая  составляющая тока КЗ: 

 А

Минимально возможная периодическая  составляющая тока КЗ: 

I_К1MIN=8660 А

Для проверки электроаппаратов на электродинамическую стойкость необходимо знать ударный ток в максимальном режиме.

Ударный ток

                                        

                                        (3.5)

Где К_УД- ударный коэффициент, который равен

 

                                           

                                              (3.6)                                     

где Т_а- постоянная времени

                                             

                                                (3.7)

Найдем суммарное активное сопротивление.

   Схема замещения активных  сопротивлений:

 Е_ТЭЦ      R_ТЭЦ         R_Л1        R_Р        К1

Рис. 3.2 Схема замещения.

 

В связи с отсутствием данным принимаем R_ТЭЦ=0

Погонное активное сопротивление  токопровода  r0=0.0091 Ом/км.

Активное сопротивление участка  токопровода ТЭЦ-ЦРП-2 (l=0,817км):

Rл1=r0*l=0,0091*0,817=0,0074 Ом

Активное сопротивление токоограничивающего  реактора:

R_р=0,0108 Ом

Исходя из вышеприведенных значений активных сопротивлений получим  суммарное активное сопротивление

R_пр=R_Л1+R_р=0,0074+0,0108=0,0182 Ом

 

Постоянная времени

 с

 

Ударный коэффициент

 

Ударный ток

 А

Рассмотрим питание ЦРП-2 от подстанции 110/10 кВ ГПП-3.

Расчетная схема замещения реактивных сопротивлений будет иметь следующий вид:

 

   Есист     Хсист         Хтр        Хл2         Хр        К1

Рис. 3.3 Схема замещения

 

X*с max=4.76 Ом

X*с min=17,21 Ом

Примечание:

Значение сопротивлений системы  приведены на напряжение 110 кВ,

Переведем их на напряжение 10 кВ.

                 2

                                                     Xс = X*с (Uб1/Uб2)                                          (3.8)

Uб1=10,5 кВ

Uб2=115 кВ

Получившиеся значения сопротивлений, приведенные на напряжение 10 кВ

X_{с max}=0,043 Ом

X_{с min}=0,143 Ом

Сопротивление трансформатора приведем к Uб1 (10 кВ)

 

                                                 

                                           (3.9)

 

 Ом

Сопротивление токопровода ГПП-3 –  ЦРП-2 (L=0.710 км)

Xл2=0,093 Ом

Сопротивление реактора

Хр=0,14

Суммарное реактивное сопротивление

Х2max =0,46 Ом

Х2min=0.56 Ом

Токи короткого замыкания в максимальном и минимальном режиме

 

 А

 

 А

 

Определим ударный ток короткого  замыкания

R2=0,0173 Ом

 с

 А

 

Получившиеся значения токов короткого замыкания сведем в таблицу.

 

Таблица 3.2

Источник питания	Минимальный ток КЗ, А	Максимальный ток КЗ, А	Ударный коэффициент	Ударный ток КЗ
ТЭЦ	8660	16550	1,86	43533
Система	10852	13179	1,89	35226

3.2.3. Выбор высоковольтных выключателей

 

Высоковольтные выключатели выбирают по номинальному напряжению U_ном, номинальному току I_ном, конструктивному исполнению, месту установки, току отключения I_откл и проверяют на электродинамическую и термическую стойкость.

Условия выбора:

                                                    ,                                     (3.10)

                                                    ,                                               (3.11)

                                                         ,                                               (3.12)

Электродинамическая стойкость выключателя  определяется по величине ударного тока КЗ сети в месте его установки:

                                                     ;                                                  (3.13)

                                                       ,                                              (3.14)

где i_пр.скв. , I_пр.скв. – соответственно амплитудное и действующее значения предельного сквозного тока КЗ по каталогу;

I_п0 – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя.